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Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
MECCANISMI DI COLLASSO PER EDIFICI IN MURATURA
ing. Sara Vallucci – ing. Francesco Monni
Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
MURATURA: materiale da costruzione costituito da “blocchi” separati
(naturali o artificiali) e (non necessariamente) da un “legante”. • Resistenza a trazione scarsa o nulla • Tutto è portante • Modelli isostatici • Edificio “pesante”
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Comportamento meccanico della muratura: (schema convenzionale)
a) Muratura “di buona qualità” Comportamento monolitico
b) Muratura “di media qualità” Comportamento intermedio
c) Muratura “di scarsa qualità” Si disgrega caoticamente
a b c
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Quando un muro è di buona qualità?
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Quando è costruito secondo la “REGOLA DELL’ARTE”
REGOLA DELL’ARTE
Insieme di regole costruttive pratiche a carattere empirico tramandate nel corso della storia. La R.D.A. stabilisce l’importanza della tessitura dei blocchi per ottenere un muro di buona qualità.
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La “regola dell’arte”: prescrizioni costruttive sulla muratura
Presenza di DIATONI cioè di pietre passanti da parte a parte della parete.
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La “regola dell’arte”: prescrizioni costruttive sulla muratura
Filari orizzontali
Giunti verticali sfalsati
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La “regola dell’arte”: prescrizioni costruttive sulla muratura
Pietre squadrate e con dimensioni adeguate
Malta di buone caratteristiche
Resistenza propria dei blocchi
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EDIFICI IN MURATURA ED AZIONI SISMICHE
TERREMOTO Accelerazione al piede della struttura
Tramite la struttura l’accelerazione si trasmette dal terreno ai vari piani posti più in alto. L’accelerazione così trasmessa mette in moto le masse
dei vari piani, producendo delle FORZE (F = m a). Queste sono le forze sismiche
L’azione sismica è modellabile tramite una forza orizzontale (F) agente staticamente sulla struttura.
Per ogni sito geografico si può definire un “terremoto atteso” cioè un’accelerazione sismica che ci si deve attendere al suolo.
F=ma
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COMPORTAMENTO MONOLITICO: possiamo suddividere la muratura in porzioni che non si disgregano a loro volta dette MACROELEMENTI.
MACROELEMENTO: elemento o parte architettonica caratterizzata da una risposta sismica autonoma dal resto della fabbrica.
Il loro moto durante l’azione sismica definisce il cinematismo di collasso.
Muratura sufficientemente monolitica +
Terremoto sufficientemente forte =
Meccanismo di collasso dell’edificio
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Quando si attiva il meccanismo di collasso?
Determinare per quale valore dell’azione sismica si ha l’attivazione del meccanismo di collasso.
Supponiamo di applicare un’azione orizzontale alle masse dell’elemento murario. Supponiamo che tale azione orizzontale sia via via crescente.
Essa è rappresentata da un “moltiplicatore dei carichi” α.
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Per determinare il coefficiente α di collasso si può applicare il P.L.V. o le equazioni di equilibrio:
1. l’incognita è il coefficiente α: un moltiplicatore dei carichi;
2. il meccanismo consiste in una catena cinematica che deve essere congruente con i vincoli imposti alle pareti;
3. tra più meccanismi cinematicamente ammissibili si innesca quello che richiede minore energia (quello con il coefficiente α più basso).
Valutazione dei possibili meccanismi di collasso
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Meccanismi fuori piano
(I modo) Meccanismi nel piano
(II modo)
Ribaltamento semplice Meccanismi di rottura a taglio con
formazione di lesioni diagonali sulle pareti
Ribaltamento composto
Flessione verticale
Flessione orizzontale
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Meccanismi fuori piano della parete (I modo)
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Ribaltamento semplice
Ribaltamento globale parete pluripiano
Elevata snellezza paramento murario;
Inefficace collegamento strutture orizzontali;
Mancanza di presidi in sommità;
Mancanza di ammorsamento con le pareti di spina.
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Ribaltamento semplice
Ribaltamento globale parete
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Ribaltamento semplice
Ribaltamento globale parete
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Ribaltamento semplice Ribaltamento parziale parete pluripiano
Elevata snellezza paramento murario
Discontinuità costruttiva
Buon collegamento strutture orizzontali
Mancanza di presidi in sommità
Mancanza di ammorsamento con le pareti di spina
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Ribaltamento semplice
Ribaltamento parziale parete pluripiano
Palazzo Ardinghelli (AQ)
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Ribaltamento semplice
Ribaltamento parziale parete pluripiano
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Ribaltamento composto Elevata snellezza paramento
murario
Inefficace collegamento strutture orizzontali
Mancanza di presidi in sommità
Buon ammorsamento alle pareti di spina
La geometria del cuneo è funzione di: dimensione e posizione delle
aperture; qualità della muratura.
Umbria - Marche 1997
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Ribaltamento composto
Sellano 1997
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Ribaltamento composto
Umbria - Marche 1997
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Ribaltamento composto
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Flessione verticale
Flessione verticale globale parete pluripiano
Presenza di vincolo efficace in sommità
Assenza di collegamento con le strutture orizzontali di interpiano (martellamento) Discontinuità costruttiva (materiali e/o sezioni murarie)
Isola di Nocera Umbra 1997
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Flessione verticale
Flessione verticale globale parete pluripiano
Isola di Nocera Umbra 1997
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Flessione verticale
Flessione verticale parziale parete pluripiano
Sellano 1997
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Flessione orizzontale
Assenza di vincolo efficace in sommità
Presenza di presidi/buon collegamento con le pareti di spina Elevata luce tra le pareti di spina
Bozzano
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Flessione orizzontale
Umbria – Marche 1997
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Flessione orizzontale
Sfondamento della parete del timpano
Martellamento trave di colmo
Umbria – Marche 1997
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Flessione orizzontale (danneggiamento edificio consolidato)
Cordolo rigido in sommità (inefficace connessione tra cordolo e muratura)
Sellano
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Flessione orizzontale
Buon ammorsamento alle parete di spina
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Meccanismi nel piano della parete (II modo)
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Lesioni a taglio Per discontinuità altimetrica
Martellamento che produce lesioni con andamento inclinato
Sellano 1997
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Lesioni a taglio Deformazione angolare
Lesioni presenti nei pannelli murari fra le aperture di uno stesso piano o tra un piano e l’altro Palazzo Farinosi (AQ) 2009
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Esempi di danneggiamenti tipici per edifici in muratura
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Espulsione del paramento murario esterno di una muratura a sacco
Meccanismo di collasso tipico di murature povere
Abruzzo 2009
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Cedimento fondale
Il sisma produce un incremento di tensione che le murature scaricano sul terreno. Ciò può causare cedimenti dello stesso terreno
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Meccanismo di collasso dell’angolata Presenza del cordolo in copertura e assenza del collegamento tra il solaio intermedio e le
pareti. La muratura non appare di buona qualità (disgregazione della parete)
Umbria - Marche 1997
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Crollo di una parete che si trascina solaio e copertura La qualità muraria povera ha vanificato completamente l’efficacia del tirante che è
rimasto in posizione senza la muratura intorno. La muratura si è disgregata
Bazzano (AQ) 2009
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Ribaltamento facciata di una chiesa Paganica 2009
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Interazione tra edifici adiacenti Martellamento delle travi di copertura dell’edificio adiacente
Paganica 2009
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Disgregazione muratura Presenza di cantonale in blocchi squadrati
San Gregorio (AQ) 2009
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Disgregazione muratura Ammorsamenti inefficaci, muratura incoerente
L’Aquila centro storico 2009
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Fuoripiombo Meccanismo di flessione verticale
L’Aquila centro storico 2009
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Prima Dopo Onna 2009
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Onna 2009
Prima
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Onna 2009
Dopo
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Onna 2009
Prima
Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
Onna 2009
Dopo
Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
Prima Dopo Sellano
Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
Prima Dopo
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Abruzzo 2009
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Abruzzo 2009
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Abruzzo 2009
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Buon funzionamento dei presidi
Abruzzo 2009
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Abruzzo 2009
Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
Abruzzo 2009
Università Politecnica delle Marche DACS - Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture
Buon comportamento della muratura
Abruzzo 2009
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Buon comportamento della muratura
Abruzzo 2009
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Le immagini utilizzate in questa presentazione sono state tratte da: - “Repertorio dei meccanismi di danno, delle tecniche di intervento e dei relativi costi negli edifici in muratura”,
2007, AA.VV, Decreto del Commissario Delegato per gli interventi di pretezione civile n. 28 del 10 aprile 2002;
- “Il percorso della conoscenza”, 2008, Dispense del prof. Paolo Faccio, Università IUAV di Venezia, Diapartimento di Costruzioni dell’Architettura;
- “Costruzioni in muratura e meccanismi di collasso”, Dispensa fornita nell’ambito del corso di teoria delle strutture, ing. Alessandro De Maria, Università degli Studi di Perugia;
- “Codice di pratica (linee guida) per la progettazione degli interventi di riparazione, miglioramento sismico e restauro dei beni architettonici danneggiati dal terremoto umbro-marchigiano del 1997”, Doglioni F., BUR Marche edizione straordinaria n.15 del 29/09/2000.
- “Letture sulla Meccanica delle Murature Storiche”, 1991, Antonino Giuffrè, Edizioni Kappa;
- “Preliminary Report on Damages Suffered by Masonry Buildings in Consequence of the L’Aquila Earthquake of 6th APRIL 2009”, www.reluis.it
Questa presentazione è stata redatta esclusivamente ad uso didattico